钱包防盗报警器设计DOC

1、南华大学电气工程学院电子技术课程设计钱包防盗报警器教研室主任:王彦专 业:本11通信01班学生姓名：起迄日期：2013年11月9日2013年12月20日指导教师:南华大学电气工程学院课程设计1.2.3.电路工作原理分析电路元器件参数设计计算电路调试说明电原理图和PCB图（必须自己画）元器件装配图（必须自己画）元器件清单自己的收获和体会要求字数不得少于 3500字要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel等软件绘制电原理图（SCH）、元器件布局电子技术课程设计任务书1. 课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：、课程设计内容题目：钱包防盗报警器要求：电源电压 DC312

2、/，利用金属片作为检测传感器，利用语音芯片完成声音报警。注：可以采用金属片自制检测传感器，KD-9562B报警语音芯片等制作。、课程设计要求综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关文献，了解电 子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。一人一题，所设计的电路必须制作成功，并且全部或者部分通过计算机仿真。课程设计必须自己 独立完成，不得从网上下载，一经发现该课程成绩记零分。课程设计设计说明书（报告）应包括有：74.5.6.7.图和印制电路板（PCB）。所有的文档和表格必须采用Word形式。同类型的设计题可以组成一个设计组，组员之间可以

3、开展研究与讨论。阅读有关芯片英文参考资料，理解资料内容。英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图（不包括电原理图和雷同者均计0分。PCB 图）用（pdf文档中的图可放大 300倍后裁剪到 Word文档中），图中的英文可以采用英文 方式翻译在图下。英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。设计资料中的有关的公式可以直接采用。8.9.10. 课程设计结束，需要交制作的作品、文字稿和电子稿，采用11. 成绩评定： 按ABCDE分档，其中：优秀为 A，良好为B,中等为C,及格为D，不及格为 课程设计设计说明书占 60%，实物制作占40%。Word文档形式。可以直接采 仲文

4、）E。2.对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要求设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书 ，语言流畅简洁，文 字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 Protel软件绘出原理图 （SCH和印制电路板（PCB）,器件的选择要有计算依据。3.主要参考文献:(1)(2)(3)(4)(5)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计MMMM.北京: .北京: .北京: .北京:北京航空航天大学出版社, 北京航空航天大学出版社, 北京航空航天大学

5、出版社, 北京航空航天大学出版社,2011201120112011(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作M.北京：北京航空航天大学出版社，2011黄智伟等.基于NI multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析M.北京：电子工业出版社,2007黄智伟.印制电路板（PCB设计技术与实践M.北京：电子工业出版社， 高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社，吴运昌.模拟集成电路原理与应用M.广州：华南理工大学出版社， 谭博学等.集成电路原理及应用M.北京：电子工业出版社， 魏立军.CMOS 4000系列6

6、0种常用集成电路的应用M.北京： 杨宝清.实用电路手册M.北京：机械工业出版社.2002 陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例M.人民邮电出版社肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路M.人民邮电出版社200920022001 年2003人民邮电出版社，19931996.20034.课程设计工作进度计划:序号1.起迄日期2013.12.9 开始资料查找和阅读2013.12.9 2013.12.142013.12.1 2013.12.172013.12.182013.12.192013.12.20 结束主指导教师黄智伟工作内容电路方案选择，电路设计和计算，电路仿真材料购买，电路设计和 PCB设计PC

7、B制作，电路元器件安装作品调试课程设计设计说明书写作日期:2013年10月25日钱包防盗报警器形式多种多样，其质量高低主要体现在体积、功耗、可靠性等方面。使用时应随身携带，因而体积小，要求能够长时间使用，功耗需低。触摸式钱包防盗报 警器可作为附件安装在各种非金属材料制做的钱包、存钱盒、保险皮箱内，当人手靠近 钱盒（约50mm时，报警器便发出响声，能够起到威和盗贼和快速提醒防盗作用。电容三点式振荡器在该报警器中起到了一个电压控制和起振作用，当有人触摸感应板时引 起感应电容变化，从而引起报警器回路变化。最终蜂鸣器发声报警。本文介绍通过感应板、电容三点式振荡器、KD-9561语音芯片设计一种轻巧、方

8、便、 低功耗、有效的钱包防盗报警器。 并详细介绍了 KD-9561语音芯片、稳压二极管等重要元器件参数、原理、特点等。并简要介绍了电路调试方式。关键词：报警器电容三点式振荡器语音芯片AbstractWallet anti-theft alarm in various forms, its quality is mainly reflectedin the volume, po wer consump ti on, reliability, etc. When in use should becarried, which has the advantages of small volume, c

9、an be used for a long time,low power consumption. Touch type purse anti-theft alarm can be used asaccessories in stalledin various non-metallic materials wallet, sav ing box inthe trunk, in sura nee, whe n the hand close to the money box (about 50mm), thealarm will sound, can play and thieves and qu

10、ick to rem ind the an ti-theftfunction.Three point capacitanee oscillator in the alarm to a voltage controland vibrati on effect, whe n the in ducti on cap acita nee cha nges caused by huma ntouch sen sitive p late, caus ing the alarm circuit cha nges. The final buzzeralarm.This paper introduces the

11、 inductionplate,three pointcap acita neeoscillator, KD-9561 voice chip is a lightweight, low powerconsump ti on,convenient, effective wallet an ti-theft alarm system desig n. And in troducedin detail the KD-9561 voice chip,zener diodes and other importantcomponents,princip le, characteristicp aramet

12、ers.And brieflyin troducesthe circuitdebugg ing mode.Keywords： alarm three point cap acita nee oscillator voice chi p1.总体方案与原理说明1.1总体方案选择 1.2原理说明2. 电容三点式振荡器3.KD-9561语音芯片4. 稳压二极管4.1稳压二极管工作特性 4.2稳压二极管的主要参数5. 总体电路原理及相关说明5.1电路图及其原理 5.2电路调试6. 心得体会7. 参考文献附录一电感计算公式10附录二元器件清单11附录三电路原理图及PCB图南华大学电气工程学院课程设计1.总

13、体方案与原理说明1.1总体方案选择钱包防盗报警器形式多种多样，其质量高低主要体现在体积、功耗、可靠性等方面。使用时应随身携带，因而体积小，要求能够长时间使用，功耗需低。综合考虑可以用无线电发射与接收原理进行设计。大致原理图如下所示。其体积小、功耗低、报警成功 率高。但是报警时需要接收端原理发射端一定距离， 在人比较多的地方不便于失物找回。经过比较，我最终决定设计触摸式钱包防盗报警器。图1.1无线电发射接受电路图1.2原理说明触摸式钱包防盗报警器可作为附件安装在各种非金属材料制做的钱包、存钱盒、保 险皮箱内，当人手靠近钱盒（约 50mm时，报警器便发出响声，能够起到威和盗贼和快速提醒防盗作用。电

14、容三点式振荡器在该报警器中起到了一个电压控制和起振作用, 当有人触摸感应板时引起感应电容变化， 从而引起报警器回路变化。最终蜂鸣器发声报2.电容三点式振荡器也叫考毕兹振荡器,是自激振荡器的一种。图中的 L、C1、C2组成谐振回路，作为晶体管放大器的负载阻抗。反馈信号从电容器 C2两端取得，送回放大器的基极 b上,而且也是将LC回路的三个端点分别与晶体管的三个电极相连，故将这种电路成为电容 三点式振荡器。由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。 因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。振荡频率为：/2 * Pi * JlV c 1 + c 2这种电路的优点是输出波形好、 振

15、荡频率可达100兆赫以上。缺点是调节频率时需第13页同时调CC1 CC2不方便。适宜于作固定的振荡器。L图2.2 LC振荡回路电容三点式振荡电路适合产生几十 MH少上的信号，常用来作射频振荡器。图4是LC振荡回路的等效电路图，从图上可以看到，电路的振荡频率由L、C C1、C2决定,基极有一个大电容(100020OOpF)，起交流接地的作用。由于电感和电容的数值都比较小，所以有些情况下三极管的极间电容、电感线圈的匝间电容都不能忽略。它们对总电 容的贡献量大约几pF。图2.3 LC振荡回路等效图C0,设三极管的极间电容以及电感线圈的匝间电容以及其它分布电容的总等效电容为 为了计算方便，选G = 2

16、pF那么3.KD-9561语音芯片首先说明，起初设计电路中语音芯片选取的是KD-9562,但因无法买到该元器件,所以最终用结构相似，功能相同的 KD-9561代替。KD-9561是一片CMO四音音乐IC,用示波器观察其输出端波形为变频方波信号,可以认为是逻辑电路中的数字信号。KD-9561输出最高频率为几千赫兹。常与 TWH8778连接，构成开关放大式警音发声器。与其他线性音频功率放大相比较，具有结构简单、 效率高、性价比优异等优点，虽然音质不尽完善，但警报发生器不需要高保真音质，所以KD-9561可以用于警报发声。T6O 95613VBD240ESELlSELZ 1 VSSE F 14图3.

17、1语音芯片KD-9561语音芯片KD-9561引脚连接功能如下表:表1SEL1SEL2输出声音不接不接警车声VDD不接火警声VSS不接救护车声任意接VDD机关枪声4. 稳压二极管4.1稳压二极管工作特性稳压二极管是用特殊工艺制造的面接触型半导体硅二极管，其特点是能够在反向击穿状态下工作，且击穿电压几乎保持不变，当反向电压撤除后，就能恢复常态，即反向 击穿是可逆的。稳压二极管的伏安特性曲线如图4.1所示，图中可见其正向特性与普通二极管一样，在反向击穿区域内，反向电流在很大范围内变化时，其反向电压变化很小，基本上 稳定在击穿电压附近，因此，可以利用稳压二极管在反向击穿状态下的恒压特性进行稳 压，使

18、用时必须串联限流电阻，以免反向电流超过规定数值时造成永久性热击穿而损坏。稳压二极管的电路符号见图4.2所示，其典型的应用电路见图4.3所示。图4.1稳压二极管伏安特性曲线图4.2电路符号图4.3稳压二极管应用电路4.2稳压二极管的主要参数 稳定电压UZ :在稳压范围内稳压二极管两端的工作电压。 稳定电流ZI :稳压二极管动态电阻较小时的工作电流。 最大稳定电流ZM I :在稳压范围内所能通过的稳定电流最大值。电流超过此 值稳压二极管将会损坏。 动态电阻Zr :在稳压范围内，稳压二极管管端电压的变化量与相应的电流变 化量的比值。 电压温度系数CTV :在稳压二极管中稳定电流不变时，环境温度变化1

19、 C所引起的稳定电压变化。一般稳定电压低于6V的稳压二极管电压温度系数为负值， 而高于6V的电压温度系数为正值。 最大耗散功率PZM:稳压二极管正常工作，且稳压参数变化不超过允许值时， 能够耗散的最大功率，它近似为稳定电压与最大稳定电流的乘积。使用稳压二极管时 必须注意，它们可以串联使用，串联后的稳压值为各管稳压值之和，但不能并联使用,以免因稳定电压的差异造成各管电流分配不均匀而引起管子过载损坏。稳压二极管的外形与极性标志与普通二极管相同，根据其稳压范围及稳压精度可以分为低压稳压管（UZ为2.4V40V），高压稳压管（UZ为40V200V）和精密稳压管（电压温度系数极小）5. 总体电路原理及相

20、关说明5.1电路图及其原理图5.1.1钱包防盗报警器电路图钱包防盗报警器的电路如上图。它实际上是一台人体感应式防盗报警器。 感应板与 地之间存在着一个分布电容 G，这个电容与L、C等组成电容三点式振荡器，在由 G、C1、L组成的回路中，从交流通路上来看 C0和C是串联的，没有人接近感应板时，C0 容量较小而分压较大，此高频分压通过 C2反馈到VT的基极，足以维持三点式振荡器产生振荡。此时射极输出的R3上压降较高，于是VT2导通，A因无高电平触发信号不工作,B无声。当有人靠近感应板时，C0容量增大，它两端的高频分压变小，通过 C2反馈到VTi基极的正反馈高频信号不足以维持 VT继续工作，VT1停

21、振。这时R上的电压降变小，VT2截止，A因TRIG端获得高电平信号而工作，其输出端 OUT输出内储音响电信号，经VT3 功率放大后推动B发出响亮的“呜猩、呜哩”报警声。F8、VD2组成稳压电路，输出约5V直流电压供给VT2和A用电，使调好的报替器灵敏度不会因电池电压变化而变化。VD为温度补偿而加，主要避免因环境温度变化而引起的电路工作状态不稳定。A用KD-9562B型报警专用集成电路，因为元器件购买不太方便，用结构相似，功能相同的KD-9561代替。VT、VT2均用9011型硅NPN三极管，p 70;VT3用9013型硅NPN三极管，p 100。VD用1N4148型硅开关二极管，VD2用2CW

22、53型硅稳压二极管。RP用 WH型微调电阻器。RiF8均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。G、CC用CC1型瓷介电容器，G、G用CT1型瓷介电容器，C5、G用CD11-10V型电解电容器。B用蜂鸣器代替喇叭。G用4F22型6V层叠式电池。L用0.3mm左右的漆包线在外径为 10mm勺塑料管上绕18匝脱胎而成。感应板用一块尺寸约 200m材120mmi勺金属片。5.2电路调试电路调试很简单：在人手远离感应板时，微调RP使B刚刚发声，再稍微往回调一下RP使B发声停止。这时用手靠近钱盒，B就会发声。报警器的灵敏度不必调得太 高，在手离感应板50mm左右时报警即可以了。灵敏度调得太高会使电路稳定性降低。

23、6. 心得体会因为与期末考试时间有重叠，以及实验课程较多，力卩上自己平时比较懒散，初期也没有制定计划，所以导致这次课程设计的准备不足。首先体现在电路选择上，因为没有做太多前期工作，查阅资料太少，在电路选择上没有选用可能更为简易、成功率更高的单 稳态触发电路。其次元器件的性能、参数、使用方法等也不太了解，导致元器件购买出 错，设计电路出错。由此可见，一个正确的态度，严谨的作风、和充足的准备是非常必 要的。这正是我在学习生活中所欠缺的！值得反省。在设计思路上，起初我决定做无线发射接收的，后来考虑到，警报铃声是在拉开一定距离后才响， 在人拥挤出无法顺利的 找回失物，所以最终选择了触摸式防盗报警电路。

24、利用Altium Desig ner 绘制原理图 和3D图过程中，发现对于元件的绘制，元件的封装，库文件路径的查找等都非常生疏 了，不得不再次翻阅相关书籍。可见，对于已学过的知识，时常的复习、反思是必要的, 同时，对于各类软件，要想熟练操作，那就只有一个方法一一经常使用，熟能生巧。有 位伟人说：实践是检验真理的唯一标准。确实，实践出真知，课本上有很多东西，上课 没有听懂，或者以后没有复习导致忘记， 甚至上课睡觉没有听到的，在自己的实践中就 会有所了解，反复实践，然后就深入理解，了然于心了，就像我这个电路图里的电容三 点式振荡电路，在经过这次设计后我便了解更多了。此外，细节决定成败，我做实物的 过程比较坎坷，万能板就焊了两次，有虚焊、有短路，滑片变阻器的输入输出端口也短 接过。更为揪心的是元器件的参数值拿不准，这应该是失败的直接原因吧。课程设计还是很有意义的，不仅检验了我们所学的知识，还培养了我们对于所学知 识综合运用的能力，提高了我们发现、提出和解决问题的能力。提高了我们实践动手能 力，为以后的工作生涯开始铺砖贴瓦。 另外，这次课程设计对于我们的竞争意识也有增 强，像我们宿舍，我是做的很